基于MATLAB的AM调制与解调
摘要：主要研究AM的调制与解调，通过建立数学模型，运用MATLAB进行仿真，得到了AM已调波的波形图和频谱图。改变调制系数m，得到了AM调制信号，验证了在振幅调制过程中为了避免产生过量调幅失真，要求调制系数m满足：0 关键字：MATLAB AM调制解调 The main research AM modulation and demodulation, by a mathematical model, using MATLAB simulation, has been AM modulated wave waveforms and frequency spectrum. Changing the modulation factor m, to obtain an AM modulated signal in the amplitude modulation verification process in order to avoid excessive distortion of amplitude modulation, the modulation index m satisfies the requirements:. 0 实验原理： 一 振幅调制产生原理 所谓调制，就是在传送信号的一方将所要传送的信号附加在高频振荡上，再由天线发射出去。这里高频振荡波就是携带信号的运载工具，也叫载波。振幅调制，就是由调制信号去控制高频载波的振幅，直至随调制信号做线性变化。在线性调制系列中，最先应用的一种幅度调制是全调幅或常规调幅，简称为调幅（AM ）。在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线性位移；在时域中，已调波包络与调制信号波形呈线性关系。 设正弦载波为 )cos()(0?ω+=t A t c c 式中，A 为载波幅度； c ω为载波角频率；0?为载波初始相位(通常假设0?=0). 调制信号（基带信号）为)(t m 。根据调制的定义，振幅调制信号（已调信号）一般可以表示为 )cos()()(t t Am t s c m ω= 设调制信号)(t m 的频谱为)(ωM ，则已调信号)(t s m 的频谱)(ωm S ： )]()([2 )(c c m M M A S ωωωωω-++= 二 调幅电路方案分析 标准调幅波（AM ）产生原理 调制信号是只来来自信源的调制信号（基带信号），这些信号可以是模拟的，亦可以是数字的。为首调制的高频振荡信号可称为载波，它可以是正弦波，亦可以是非正弦波(如周期性脉冲序列)。载波由高频信号源直接产生即可，然后经过高频功率放大器进行放大，作为调幅波的载波，调制信号由低频信号源直接产生，二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波。 设载波信号的表达式为t c ωcos ，调制信号的表达式为 t A t m m m ωcos )(= ， 则调幅信号的表达式为 t t m A t s c AM ωcos )]([)(0+= 标准调幅波示意图 ) (t m ) (t 三信号解调思路 从高频已调信号中恢复出调制信号的过程称为解调(demodulation )，又称为检波(detection )。对于振幅调制信号，解调(demodulation )就是从它的幅度变化上提取调制信号的过程。解调(demodulation )是调制的逆过程。 可利用乘积型同步检波器实现振幅的解调，让已调信号与本地恢复载波信号相乘并通过低通滤波可获得解调信号。 Matlab仿真 载波信号与调制信号分析 t=-1:0.00001:1; A0=10; %载波信号振幅 f=6000; %载波信号频率 w0=2*f*pi; Uc=A0*cos(w0*t); %载波信号 figure(1); subplot(2,1,1); plot(t,Uc); title('载频信号波形'); axis([0,0.01,-15,15]); subplot(2,1,2); Y1=fft(Uc); %对载波信号进行傅里叶变换 plot(abs(Y1));title('载波信号频谱'); axis([5800,6200,0,1000000]); 图1 分析：给出一个载波信号，载波是一个高频信号这里取f=6000,并且对其进行傅里叶变换，分别得到了载波信号波形和载波信号频谱。 调制信号 程序代码： t=-1:0.00001:1; A1=5; %调制信号振幅 f=6000; %载波信号频率 w0=2*f*pi; mes=A1*cos(0.001*w0*t); %调制信号 subplot(2,1,1); plot(t,mes); xlabel('t'),title('调制信号'); subplot(2,1,2); Y2=fft(mes); % 对调制信号进行傅里叶变换 plot(abs(Y2)); title('调制信号频谱'); axis([198000,202000,0,1000000]); 图2 分析：定义一个单频调制信号，调制信号相对于载波是一个低频信号，对其进行傅里叶变换，同时得到调制信号波形和调制信号频谱。 AM已调信号 t=-1:0.00001:1; A0=10; %载波信号振幅 A1=5; %调制信号振幅 A2=3; %已调信号振幅 f=3000; %载波信号频率 w0=2*f*pi; m=0.15; %调制度 mes=A1*cos(0.001*w0*t); %调制信号 Uam=A2*(1+m*mes).*cos((w0).*t); %AM 已调信号 subplot(2,1,1); plot(t,Uam); grid on; title('AM调制信号波形'); subplot(2,1,2); Y3=fft(Uam); % 对AM已调信号进行傅里叶变换plot(abs(Y3)),grid; title('AM调制信号频谱'); axis([5950,6050,0,500000]); 图3 m=0.15 图4 m=1 图5 m=100 分析：根据已学知识，建立已调AM信号的数学方程，调制系数m=0.15，对AM已调信号进行傅里叶变换，同时得到已调AM的波形和频谱如图3。由频谱图可知，单频调幅波并不是一个简单的正弦波，其中包含三个频率分量，即载波分量6000，上边频分量5996，下变频分量6006。上下边频分量对于载波是对称的，每个边频分量的振幅是调幅波的一半。由此可见，单频调幅实质是把低频信号的频谱搬移到载波的上下边频，调幅过程实质是一个频谱的线性搬移。 由图可以看出调幅波的特点：调幅波的振幅随调制信号变化，而且包络的变化规律与调制信号一致，表明调制信号的信息记录在调幅波的包络中。 当改变调制系数m=1时，此时包络振幅的最小值0；当m=100时，如图5，已调波的包络形状与调制信号不一样，产生了严重的包络失真，这种情况称为过量调幅。因此在振幅调制过程中为了避免产生过量调幅失真，要求调制系数m满足：0 二设计FIR数字低通滤波器 FIR滤波器采用间接法，常用的方法有窗函数法、频率采样法和切比雪夫等波纹逼近法。对于线性相位滤波器，经常采用FIR滤波器。 对于数字高通、带通滤波器设计，通用方法为双线性变换法。可以借助于模拟滤波器的频率转换设计一个所需类型的过渡模拟滤波器，再经过双线性变换将其转换成那个所需的数字滤波器。具体设计步骤如下： （1）确定所需类型数字滤波器的技术指标。 （2）将所需类型数字滤波器的边界频率转换成相应的模拟滤波器的边界频率，转换公式为Ω=2/T tan(0.5ω) (3)将相应类型的模拟滤波器技术指标转换成模拟低通滤波器技术指标。 （4）设计模拟低通滤波器。 （5）通过频率变换将模拟低通转换成相应类型的过渡模拟滤波器。 （6）采用双线性变换法将相应类型的过渡模拟滤波器转换成所需类型的数字滤波器。 我们知道，脉冲响应不变法的主要缺点是会产生频谱混叠现象，使数字滤波器的频响偏离模拟滤波器的频响特性。为了克服之一缺点，可以采用双线性变换法。 下面我们介绍用窗函数法设计FIR滤波器的步骤。如下： （1）根据对阻带衰减及过渡带的指标要求，选择串窗数类型（矩形窗、三角窗、汉宁窗、哈明窗、凯塞窗等），并估计窗口长度N。先按照阻带衰减选择窗函数类型。原则是在保证阻带衰减满足要求的情况下，尽量选择主瓣的窗函数。 （2）构造希望逼近的频率响应函数。 （3）计算h(n).。 （4）加窗得到设计结果。 接下来，我们根据语音信号的特点给出有关滤波器的技术指标： 低通滤波器的性能指标： 通带边界频率fp=300Hz，阻带截止频率fc=320Hz，阻带最小衰减As=100db , 通带最大衰减Ap=1dB 在Matlab中，可以利用函数fir1设计FIR滤波器，利用函数butter,cheby1和ellip 设计IIR滤波器，利用Matlab中的函数freqz画出各步步器的频率响应。hn=fir1(M，wc， window)，可以指定窗函数向量window。如果缺省window参数，则fir1默认为哈明窗。其中可选的窗函数有Rectangular Barlrtt Hamming Hann Blackman窗，其相应的都有实现函数。 MATLAB信号处理工具箱函数buttp buttor butter是巴特沃斯滤波器设计函数，其有5种调用格式，本课程设计中用到的是[N,wc]=butter(N,wc,Rp,As,’s’),该格式用于计算巴特沃斯模拟滤波器的阶数N和3dB截止频率wc。 MATLAB信号处理工具箱函数cheblap,cheblord和cheeby1是切比雪夫I型滤波器设计函数。我们用到的是cheeby1函数，其调用格式如下： [B,A]=cheby1(N,Rp,wpo,’ftypr’) [B,A]=cheby1(N,Rp,wpo,’ftypr’,’s’) 函数butter,cheby1和ellip设计FIR滤波器时都是默认的双线性变换法，所以在设计滤波器时只需要代入相应的实现函数即可。下面是FIR数字滤波器的主要程序。 Ft=2000; %采样频率 fpts=[100 120 %通带边界频率fp=100Hz，阻带截止频率fs=120Hz mag=[1 0]; dev=[0.01 0.05]; %通带波动1%，阻带波动5% [n21,wn21,beta,ftype]=kaiserord(fpts,mag,dev,Ft); %kaiserord估计采用凯塞窗设计的FIR 滤波器的参数 b21=fir1(n21,wn21,Kaiser(n21+1,beta)); %由fir1设计滤波器 [h,w]=freqz(b21,1); %得到频率响应 plot(w/pi,abs(h)); grid on title('FIR低通滤波器'); 图6 滤波前AM解调信号 t=-1:0.00001:1; A0=10; %载波信号振幅 A1=5; %调制信号振幅 A2=3; %已调信号振幅 f=3000; %载波信号频率 w0=2*f*pi; m=0.15; %调制度 k=0.5 ; %DSB 前面的系数 mes=A1*cos(0.001*w0*t); %调制信号 Uam=A2*(1+m*mes).*cos((w0).*t); %AM 已调信号 Dam=Uam.*cos(w0*t); %对AM调制信号进行解调subplot(2,1,1); plot(t,Dam); grid on; title('滤波前AM解调信号波形'); subplot(2,1,2); Y5=fft(Dam); % 对AM解调信号进行傅里叶变换plot(abs(Y5)),grid; title('滤波前AM解调信号频谱'); axis([187960,188040,0,200000]); 图7 分析：解调是调制的逆过程，是从高频已调波中恢复出原低频调制信号的过程，也被称为检波。建立数学模型，得到AM解调信号波形图和频谱图，从频上看，解调也是一种信号频谱的线性搬移过程，是将高频载波端边信号带信号的频谱线性搬移到低频端，与调制过程正好相反。检波器的输入为振幅调制信号Uam=A2*(1+m*mes).*cos((w0).*t);为了解调出调制频率为Ω的调制信号，检波器必须包含非线性电路，以便调制信号通过它产生新的频率分量（其中包含所需的Ω分量）。但是此时由图可以观察到解调出来的信号仍然含有不需要的高频分量，因此需要低通滤波器滤掉高频，取出所需要的调制信号 。 AM解调信号FIR滤波 t=-1:0.00001:1; A0=10; %载波信号振幅 A1=5; %调制信号振幅 A2=3; %已调信号振幅 f=6000; %载波信号频率 w0=f*pi; m=0.15; %调制度 Uc=A0.*cos(w0*t); %载波信号 subplot(5,2,1); plot(t,Uc); title('载波信号'); axis([0,0.01,-15,15]); T1=fft(Uc); %傅里叶变换 subplot(5,2,2); plot(abs(T1)); title('载波信号频谱'); axis([5800,6200,0,1000000]); mes=A1*cos(0.001*w0*t); %调制信号 subplot(5,2,3); plot(t,mes); title('调制信号'); T2=fft(mes); subplot(5,2,4); plot(abs(T2)); title('调制信号频谱'); axis([198000,202000,0,2000000]); Uam1=A2*(1+m*mes).*cos((w0).*t); %AM 已调信号 plot(t,Uam1); title('已调信号'); T3=fft(Uam1); subplot(5,2,6); plot(abs(T3)); title('已调信号频谱'); axis([5950,6050,0,500000]); sn1=20; %信噪比 db1=A1^2/(2*(10^(sn1/10))); %计算对应噪声方差 n1=sqrt(db1)*randn(size(t)); %生成高斯白噪声 Uam=n1+Uam1; Dam=Uam.*cos(w0*t); %对AM已调信号进行解调subplot(5,2,7); plot(t,Dam); title('滤波前的AM解调信号波形'); T4=fft(Dam); %求AM信号的频谱subplot(5,2,8); plot(abs(T4)); title('滤波前的AM解调信号频谱'); axis([187960,188040,0,200000]); z21=fftfilt(b21,Dam); %FIR低通滤波subplot(5,2,9); plot(t,z21,'r'); title('滤波后的AM解调信号波形'); T5=fft(z21); %求AM信号的频谱subplot(5,2,10); plot(abs(T5),'r'); title('滤波后的AM解调信号频谱'); axis([198000,202000,0,200000]); 图8 分析：解调AM信号经过FIR低通滤波器滤掉了不需要的高频分量，从而解调出AM信号。在设计FIR低通滤波器的时候，通带边界频率设定为载波信号频率Fp=f，阻带截止频率Fs=f+20,采样频率Ft=8f；在设计FIR低通滤波器的时候，通带边界频率设定为Fp=f-50，阻带截止频率Fs=f，采样频率Ft=10f。这样设定后，在改变载波信号频率的时候就有可能使滤波器无法进行正常的滤波，从而得不到正确的结果。载波频率f可以选的高一些，在设计的时候时间采样t的间隔就要大一些。 通过比较AM调制与解调前后，调制信号的频谱和时域，能明显的感觉到AM调制后AM解调与原始的调制信号有明显的不同,设计部同的滤波器得到的结果也是不同的，通过仿真可 以看到FIR低通滤波器要比IIR低通滤波器要滤的好。 总结： 调制与解调技术是通信电子线路课程中一个重要的环节，也是实现通信必不可少的一门技术，我选取了这个方面进行研究。 本次完成了对AM信号实现调制与解调，对AM信号的时域分析，通过fft变换，得出了调制信号和解调信号的频谱图；在滤波这一部分，通过查资料了解到FIR低通滤波器，主要是从巴特沃斯滤波器入手来设计低通滤波器等入手，实现了预期的滤波效果。 我们可以像给一般信号做频谱分析一样，来对调制信号做频谱分析，也可以较容易的用数字滤波器来对解调信号进行滤波处理。通过比较AM调制与解调前后，调制信号的频谱和时域，能明显的感觉到AM调制后AM解调与原始的调制信号有明显的不同,设计不同的滤波器得到的结果也是不同的。 通过本次大作业我的收获颇丰，运用所学知识，建立数学模型，在MATLAB进行仿真。感受到MATLAB软件功能的强大，通过查资料学习建立FIR滤波器的过程，了解到MATLAB 中自己以前不知道的函数，一点点积累下来。最重要的是加深了对课本知识的理解，感觉对课堂上知识是一种补充和完善。 参考文献 [ 1 ] 王卫东等著高频电子线路（第二版）电子工业出版社，2009年3月 [2]樊昌信等. 通信原理（第6版）[M]. 国防工业出版社，2008.3 [3]John G. proakis等著, 刘树棠译. 现代通信系统(Matlab版)（第1版）[M], 西安交通大学出版社, [4]唐向宏等著.MATLAB及在电子信息类课程中的应用,电子工业出版社，2008年6月 东北大学秦皇岛分校计算机与通信工程学院 综合课程设计 设计题目 专业名称通信工程 班级学号 学生姓名 指导教师 设计时间2013.12.30~2014.1.15 课程设计任务书 专业：通信工程学号：学生姓名（签名）： 设计题目：基于simulink和matlab编程的AM调制与解调 一、设计实验条件 AM调制与解调实验室 二、设计任务及要求 1.熟悉使用matlab和simulink软件环境及使用方法，包括函数、原理和方法的 应用； 2.熟悉AM信号的调制和解调方法； 3.调制出AM信号的时域波形图和频谱图； 4.定性的分析高斯白噪声对于信号波形的影响； 三、设计报告的内容 1.设计题目与设计任务 AM调制与解调电路的实现及调制性能分析 2.前言 利用matlab中的建模仿真工具Simulink对通信原理实验进行仿真，随着通信技术的发展日新月异，通信系统也日趋复杂，在通信通信系统的设计研发过程中，软件仿真已成为不可缺少的一部分，电子设计自动化EDA技术已成为电子设计的潮流。随着信息技术的不断发展电子EDA仿真技术也在突飞猛进之中，涌现出了许多功能强大的电子仿真软件，如Workbeench、Protel、Systemview、Matlab等。许多知名IT企业其实在产品开发阶段也是应用仿真软件进行开发，虚拟实验技术发展迅速，应用领域广泛，一些在现实世界无法开展的科研项目可借助于虚拟实验技术完成，例如交通网的智能控制，军事上新型武器开发等。 3.设计主体 3.1实验步骤： （1）产生AM调制信号； （2）对信号进行调制，产生调制信号； （3）绘制调制及解调时域图、频谱图； （4）改变采样频率后，绘制调制及解调信号的时域图、频谱图； （5）加上高斯噪声，绘制调制及解调的时域图和频谱图，分析噪声对调制信号和解调信号的影响。 目录 一. FSK理论知识………………………………………………… 1.1FSK概念………………………………………………………………… 1.22FSK信号的波形及时间表示式………………………………………… 1.32FSK信号的产生方法…………………………………………………… 1.42FSK信号的功率谱密度………………………………………………… 1.52FSK信号的解调………………………………………………………… 1.6FSK的误码性能…………………………………………………………… 二.用MATLAB进行FSK原理及误码性能仿真……… 三、结论…………………………………………… 四、参考文献…………………………………………、 五、源程序…………………………………………… 1、FSK理论知识 频率调制的最简单形式是二进制频率键控(FSK，frequency-shift keying)。FSK是调制解调器通过电话线路发送比特的方法。每个比特被转换为一个频率，0由较低的频率表示，1由较高的频率表示。 1.1、FSK概念 传“0”信号时，发送频率为f1的载波; 传“1”信号时，发送频率为f2的载波。可见，FSK是用不同频率的载波来传递数字消息的。 实现模型如下图： 1.2、2FSK信号的波形及时间表示式 根据上图模型的实现可以得到2FSK的信号波形如图： 2FSK信号的时间表达式为： 由以上表达式可见，2FSK信号由两个2ASK信号相加构成。 注意：2FSK有两种形式: （1）相位连续的2FSK； （2）相位不连续的2FSK。 在这里，我们只讨论相位不连续的频移键控信号，这样更具有普遍性。 1.3、2FSK信号的产生方法 2FSK信号的产生方法：2FSK信号可以两类方法来产生。 一是采用模拟调频的方法来产生（图1）；另一种方法是采用键控法（图2）； 图1.3-1 图1.3-2 1.4、2FSK信号的功率谱密度 2、已知消息信号m(t)定义为： 000103()2 230 t t t m t t t t ≤ 摘要 在模拟通信系统中，由模拟信源产生的携带有信息的消息经过传感器转换成电信号。模拟基带信号在经过调制将低通频谱搬移到载波频率上适应信道，最终解调还原成电信号。本文应用了频率调制法产生调制解调信号。本论文中主要通过对SIMULINK工具箱的学习和使用，利用其丰富的模板以及本科对通信原理知识的掌握，完成了FM信号的调制与解调，以及用SIMULINK进行设计和仿真。首先利用简单的正玄波信号发生器作为信源，对模拟信号进行FM调制解调原理的仿真。 关键词：调制解调；FM ；MATLAB；SIMULINK仿真 Abstract In the simulation of communication systems, generated by the analog source carrying a message through the sensor into electrical signals. Analog baseband signal after the modul- -ation of the low pass spectrum to carrier frequency to adapt to the channel, the final reducti- -on into electrical signal demodulation. This paper applied the frequency modulation method to generate the signal modulation and demodulation. Mainly through the study and use of SIMULINK toolbox in this thesis, with its rich template and undergraduate course on comm--unication theory knowledge,the modulation and demodulation of FM signal, as well as the design and simulation with SIMULINK. Firstly, sine wave signal generator is simple as the source, simulation FM modulation anddemodulation principle of analogue signals. Then, using the song as the source. Keywords: modulation and demodulation；FM; MATLAB; SIMULINK simulation 目录 第一章概述 (1) 一课题内容 (1) 二设计目的 (1) 三设计要求 (1) 四开发工具 (1) 第二章系统理论设计 (2) 一振幅调制产生原理 (2) 二调幅电路方案分析 (2) 三信号解调思路 (3) 第三章 matlab仿真 (4) 一载波信号与调制信号分析 (4) 二设计FIR数字低通滤波器 (6) 三 AM解调 (9) 四结果分析 (15) 结束语 (15) 参考文献 (16) 第一章概述 一课题内容 1.设计AM信号实现的Matlab程序，输出调制信号、载波信号以及已调信号波形以及频谱图，并改变参数观察信号变化情况，进行实验分析。 2.设计AM信号解调实现的Matlab程序，输出并观察解调信号波形，分析实验现象。 二设计目的 1.掌握振幅调制和解调原理。 2.学会Matlab仿真软件在振幅调制和解调中的应用。 3.掌握参数设置方法和性能分析方法。 4.通过实验中波形的变换，学会分析实验现象。 三设计要求 利用Matlab软件进行振幅调制和解调程序设计，输出显示调制信号、载波信号以及已调信号波形，并输出显示三种信号频谱图。对产生波形进行分析，并通过参数的改变，观察波形变化，分析实验现象。 四开发工具 计算机、Matlab软件、相关资料 第二章 系统理论设计 一 振幅调制产生原理 所谓调制，就是在传送信号的一方将所要传送的信号附加在高频振荡上，再由天线发射出去。这里高频振荡波就是携带信号的运载工具，也叫载波。振幅调制，就是由调制信号去控制高频载波的振幅，直至随调制信号做线性变化。在线性调制系列中，最先应用的一种幅度调制是全调幅或常规调幅，简称为调幅（AM ）。在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线性位移；在时域中，已调波包络与调制信号波形呈线性关系。 设正弦载波为 )cos()(0?ω+=t A t c c 式中，A 为载波幅度；c ω为载波角频率；0?为载波初始相位(通常假设0?=0). 调制信号（基带信号）为)(t m 。根据调制的定义，振幅调制信号（已调信号）一般可以表示为 )cos()()(t t Am t s c m ω= 设调制信号)(t m 的频谱为)(ωM ，则已调信号)(t s m 的频谱)(ωm S ： )]()([2)(c c m M M A S ωωωωω-++= 二 调幅电路方案分析 标准调幅波（AM ）产生原理 调制信号是只来来自信源的调制信号（基带信号），这些信号可以是模拟的，亦可以是数字的。为首调制的高频振荡信号可称为载波，它可以是正弦波，亦可以是非正弦波(如周期性脉冲序列)。载波由高频信号源直接产生即可，然后经过高频功率放大器进行放大，作为调幅波的载波，调制信号由低频信号源直接产生，二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波。 设载波信号的表达式为t c ωcos ，调制信号的表达式为 t A t m m m ωcos )(= ，则调幅信号的表达式为 t t m A t s c AM ωcos )]([)(0+= t c ωcos ) (t m ) (t s AM 0A 基于MATLAB的FSK调制解调 学生姓名：段斐指导老师：吴志敏 摘要本课程设计利用MATLAB集成环境下的M文件，编写程序来实现FSK 的调制解调，并绘制出解调前后的时域和频域波形及叠加噪声时解调前后的时频波形，并观察解调前后频谱有何变化以加深对F SK信号解调原理的理解。对信号叠加噪声，并迚行解调，绘制出解调前后信号的时频波形，改变噪声功率迚行解调，根据运行结果和波形来分析该解调过程的正确性及信道对信号传输的影响。完成整个FSK的调制解调过程。程序开发平台为MATLAB7.1，使用其自带的M文件实现。运行平台为Windows 2000。 关键词：程序设计；FSK ；调制解调；MATLAB7.1；M文件 1引言 本课程设计是利用MATLAB集成环境下的M文件，编写程序来实现FSK 的调制解调，并绘制出解调前后的时域和频域波形及叠加噪声时解调前后的时频波形，根据运行结果和波形来分析该解调过程的正确性及信道对信号传输的影响。 1.1课程设计目的 此次课程设计的目的是熟悉MATLAB中M文件的使用方法，编写M文件实现FSK的调制和解调，绘制出FSK信号解调前后在时域和频域中的波形，观察调解前后频谱的变化，再对信号迚行噪声叠加后解调同样绘制解调前后的 信号时频波形，最后改变噪声功率迚行调解，分析噪声对信号传输造成的影响，加深对FSK信号解调原理的理解。 1.2课程设计要求 熟悉MATLAB中M文件的使用方法，并在掌握FSK调制解调原理的基础上，编写出F SK调制解调程序。在M文件环境下运行程序绘制出F SK信号解调前后在时域和频域中的波形，观察波形在解调前后的变化，对其作出解释，同时对信号加入噪声后解调，得到解调后的时频波形，分析噪声对信号传输造成的影响。解释所得到的结果。 1.3课程设计步骤 本课程设计采用M文件编写的方法实现二迚制的FSK的调制与解调，然后在信号中叠加高斯白噪声。一，调用dmode函数实现FSK的解调，并绘制出F SK信号调制前后在时域和频域中的波形，两者比较。二，调用ddemod函数解调，绘制出F SK信号解调前后在时域和频域中的波形，两者比较。三，调用awgn函数在新海中叠加不同信噪比的噪声，绘制在各种噪声下的时域频域图。最后分析结果。 1.4设计平台简介 Matlab是美国MathWorks公司开发的用于概念设计,算法开发,建模仿真,实时实现的理想的集成环境。是目前最好的科学计算类软件。 作为和Mathematica、Maple并列的三大数学软件。其强项就是其强大的矩阵计算以及仿真能力。Matlab的由来就是Matrix + Laboratory = Matlab，这个软件在国内也被称作《矩阵实验室》。Matlab提供了自己的编译器：全面兼容C++以及Fortran两大语言。Matlab 7.1于2005.9最新发布-完整版,提供了 一、FM 调制原理： FM 属于角度调制，角度调制与线性调制不同，已调信号频谱不再是原调制信号频谱的线性搬移，而是频谱的非线性变换，会产生与频谱搬移不同的新的频率成分，故又称为非线性调制。 在本实验中使用正弦信号作为基带信号进行调制的分析. 频率调制的一般表达式[1]为： FM 调制是相位偏移随 ｍ（ｔ）的积分呈线性变化。 FM 调制模型的建立 图1 FM 调制模型 其中，()m t 为基带调制信号，设调制信号为 ()cos(2)m m t A f t π= 设正弦载波为 ()cos(2)c c t f t π= 信号传输信道为高斯白噪声信道，其功率为2σ。 图2 总体模型 二 调制过程的分析： 在调制时，调制信号的频率去控制载波的频率的变化，载波的瞬时频偏随调制信号()m t 成正比例变化，即 () ()f d t K m t dt ?= 式中，f K 为调频灵敏度（() rad s V ?）。 这时相位偏移为 ()()f t K m d ?ττ=? 则可得到调频信号为 ()cos ()FM c f s t A t K m d ωττ??=+?? ? FM 调制 1. 对FM 调制信号的频谱分析 clear all ts=0.00125; %信号抽样时间间隔 t=0:ts:10-ts; %时间向量 am=10; fs=1/ts; %抽样频率 df=fs/length(t); %fft 的频率分辨率 msg=am*cos(2*pi*10*[0:0.01:0.99]); msg1=msg'*ones(1,fs/10); %扩展成取样信号形式 msg2=reshape(msg1.',1,length(t)); Pm=fft(msg2); %求消息信号的频谱 f=-fs/2:df:fs/2-df; subplot(3,1,1) plot(t,fft(abs(Pm))) title('消息信号频谱') m=fft(msg,1024); %对msg 进行傅利叶变换 N=(0:length(m)-1)*fs/length(m)-fs/2; subplot(3,1,2) plot(N,abs(m)); %调制信号频谱图 title('调制信号频谱') int_msg(1)=0; %消息信号积分 for ii=1:length(t)-1 int_msg(ii+1)=int_msg(ii)+msg2(ii)*ts; end kf=50; fc=250; %载波频率 Sfm=am*cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*int_msg); %调频信号 基于MATLAB的FSK的实验报告 姓 1.1 实现对FSK的MATLAB仿真. 重点研究问题: (1) 对FSK的概念、组成以及性能分析方法有深入的研究； (2) FSK调制与解调的原理及应用MATLAB软件实现仿真的方案. 1.2 FSK信号的调制方法 移频键控(FSK)：用数字调制信号的正负控制载波的频率。当数字信号的振幅为正时载波频率为f1，当数字信号的振幅为负时载波频率为 f2。有时也把代表两个以上符号的多进制频率调制称为移频键控。移频键控能区分通路，但抗干扰能力不如移相键控和差分移相键控。他的主要调制方法有以下两种: 方法一： 用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频。 图2-3 2FSK信号的产生(一) 方法二:键控法 图2-4 2FSK信号的产生(二) 键控法是利用矩形脉冲()t b来控制开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。 1.3 FSK解调的方法 常见的FSK解调方法有两种:相干解调法与非相干解调法.现在我将对这两种解法。 1.4 设计总思路 如下图所示,我将FSK的调制与FSK的解调独立开作为两个子函数,其中FSK调制的输出即可作为FSK解调的输入信号.最后设计一主函数main将两个子函数同时调用完成整个仿真过程。 图3-1 设计总思路图 2.1 FSK调制的仿真设计 本文主要是对2FSK进行调制,而2FSK可看做是基带信号与载波频率的结合就可.FSK的产生思路参考的是键控法,如图4 图3-2 2FSK信号的产生(二) 2.2 FSK解调的仿真设计 如上图所示的FSK信号的相干检测原理图,FSK信号可以采用两个乘法检测器进行相干检测. 上图中输入信号为2FSK信号加上噪声组成 带通滤波器2的设计类似滤波器1,只是更改频率为fc2就可. 基于MATLAB的AM信号的调制 摘要：现在的社会越来越发达，科学技术不断的在更新，在信号和模拟电路里面经常要用到调制与解调，而AM的调制与解调是最基本的，也是经常用到的。用AM调制与解调可以在电路里面实现很多功能，制造出很多有用又实惠的电子产品，为我们的生活带来便利。在我们日常生活中用的收音机也是采用了AM调制方式，而且在军事和民用领域都有十分重要的研究课题。 本文主要的研究内容是了解AM信号的数学模型及调制方式以及调制结果的分析。不同的调制系数对调制的影响以及单频信号和多频信号调制的不同点。先从AM的调制研究，研究它的实现方法及功能。其次研究不同的调制系数下，对已调波的频谱进行分析与研究，探究其与功率的关系。最后再通过建立数学模型分析功率关系，与前面得出的结论作对比，最终得出正确的结论。利用MATLAB编程语言实现对AM信号的调制，给出不同调制系数情况下的调制结果对比。 关键词：AM信号，调制，调制系数，功率，MATLAB Modulation of AM signal based on MATLAB Abstract: Society becomes more developed now, science and technology in the update, in which signal and analog circuits often used in modulation and demodulation, and AM modulation and demodulation is the most basic, is also frequently used. To participate in the identification of such artificial methods, the ruling includes subjective factors, will vary from person to person, can identify the type of modulation is very limited. Automatic modulation recognition technology can be overcome not only to participate in recognition of artificial difficulties, and the center frequency and bandwidth of the estimation error, adjacent channel crosstalk, noise and interference factors such as the decline of effect is relatively robust. Using AM modulation and demodulation circuit which can achieve a lot of features, creating a lot of useful and affordable electronic products, in order to facilitate our lives. Used in our daily lives is the use of AM radio modulation, but also in the field of military and civilian research topics are very important. The main content of this paper is to understand the mathematical model of the AM signal and the modulation and the demodulation method. Demodulation different methods in different circumstances of the demodulation signal to noise ratio the results of methods that better, to make the comparison. Requirement is more than double the sound and the AM signal modulation and demodulation. AM modulation first study of its function and in real life use. AM demodulation followed by research, as well as some related knowledge, as well as through its use of communications more in-depth understanding of it. AM signal from the tone of the mathematical model and the modulation and demodulation methods, the two-tone AM signal to draw a mathematical model and the block diagram of modulation and demodulation and modulation and demodulation waveforms. MATLAB programming language to use to achieve the two-tone AM signal modulation and demodulation, given the different circumstances of the demodulation signal to noise ratio compared the results. Keyword: AM signal, Modulation, rate of work, MATLAB 基于MATLAB的ＡSK调制解调实现 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： ? 长沙理工大学 《通信原理》课程设计报告 学院专业 班级学号 学生姓名指导教师 课程成绩完成日期2016年1月8日 课程设计成绩评定 学院专业 班级学号 学生姓名指导教师 课程成绩完成日期20１6年1月8日 指导教师对学生在课程设计中的评价 评分项目优良中及格不及格课程设计中的创造性成果 学生掌握课程内容的程度 课程设计完成情况 课程设计动手能力 文字表达 学习态度 规范要求 课程设计论文的质量 指导教师对课程设计的评定意见 综合成绩指导教师签字２01６年1月8日 课程设计任务书 城南学院通信工程专业 课程名称通信原理课程设计时间２０15/2016学年第一学期１7~19 周 学生姓名指导老师 题目基于MＡTLAＢ的ＡＳK调制解调实现 主要内容: 利用MATＬAＢ集成环境下的M文件，编写程序来实现AＳＫ的调制解调， 要求采样频率为３６0ＨZ,并绘制出解调前后的时域和频域波形及叠加噪声时解 调前后的时频波形,根据运行结果和波形来分析该解调过程的正确性及信道对信 号传输的影响。 要求： 1)熟悉MATLAB中M文件的使用方法,并在掌握ASK调制解调原理 的基础上，编写出ASＫ调制解调程序。 ２)绘制出ASK信号解调前后在时域和频域中的波形,并观察解调前后频谱有何变化以加深对ＡSK信号解调原理的理解。 3）对信号叠加噪声，并进行解调，绘制出解调前后信号的时频波形,改变噪声功率进行解调,分析噪声对信号传输造成的影响。 4)在老师的指导下，要求独立完成课程设计的全部内容,并按要求编写课 程设计学年论文,能正确阐述和分析设计和实验结果。 应当提交的文件: （１）课程设计学年论文。 (2)课程设计附件。 前言 调制就是使一个信号（如光、高频电磁振荡等）的某些参数（如振幅、频率等）按照另一个欲传输的信号（如声音、图像等）的特点变化的过程。用所要传播的语言或音乐信号去改变高频振荡的幅度，使高频振荡的幅度随语言或音乐信号的变化而变化，这个控制过程就称为调制。其中语言或音乐信号叫做调制信号，调制后的载波就载有调制信号所包含的信息，称为已调波。 解调是调制的逆过程，它的作用是从已调波信号中取出原来的调制信号。对于幅度调制来说，解调是从它的幅度变化提取调制信号的过程。对于频率调制来说，解调是从它的频率变化提取调制信号的过程。频率解调要比幅度解调复杂，用普通检波电路是无法解调出调制信号的，必须采用频率检波方式，如各类鉴频器电路。关于鉴频器电路可参阅有关资料，这里不再细述。 本课题利用MATLAB软件对DSB信号调制解调系统进行模拟仿真，分别对正弦波进行调制，观察调制信号、已调信号和解调信号的波形和频谱分布。 第一章 设计要求 （1）已知调制信号?? ???≤≤-≤≤=其他,03/23/,23/0,1)(000t t t t t t m （2）调制载波c(t)=)2cos(t f c π （3）设计m 文件实现DSB-AM 调制 （4）设计m 文件绘制消息信号与已调信号的频谱，分析其频谱特征。 第二章 系统组成及工作原理 2.1 DSB-AM 系统构成 在AM 信号中，载波分量并不携带信息，信息完全由边带传送。如果将载波抑制，只需在将直流A0去掉，即可输出抑制载波双边带信号，简称双边带信号（DSB ）。 2-1 DSB 调制器模型 调制过程是一个频谱搬移的过程，它是将低频信号的频谱搬移到载频位置。而解调是将位于载频的信号频谱再搬回来，并且不失真地恢复出原始基带信号。 双边带解调通常采用相干解调的方式，它使用一个同步解调器，即由相乘器和低通滤波器组成。相干解调的原理框图如图2-2所示： 2-2 DSB 相干解调模型 2.2DSB 调制原理 在消息信号m(t)上不加上直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号，或称抑制载波双边带调制信号，简称双边带（DSB ）信号。DSB 调制器模型如图2-1，可见DSB 信号实质上就是基带信号与载波直接相乘。 )cos()(t t t m S c DSB ω=）（ （式2-1） )]()([2/1c c DSB F F S ωωωωω++-=）（ （式2-2） 除不再含有载频分量离散谱外，DSB 信号的频谱与AM 信号的完全相同，仍由上下对称的两个边带组成。故DSB 信号是不带载波的双边带信号，它的带宽与AM 信号相同，也为基带信号带宽的两倍，DSB 信号的波形和频谱分别如图2-3： （1）所用滤波器函数：巴特沃斯滤波器 % 注: wp（或Wp）为通带截止频率 ws(或Ws)为阻带截止频率 Rp为通带衰减 As为阻带衰减 %butterworth低通滤波器原型设计函数要求Ws>Wp>0 As>Rp>0 function [b,a]=afd_butt(Wp,Ws,Rp,As) N=ceil((log10((10^(Rp/10)-1)/(10^(As/10)-1)))/(2*log10(Wp/Ws))); %上条语句为求滤波器阶数 N为整数 %ceil 朝正无穷大方向取整 fprintf('\n Butterworth Filter Order=%2.0f\n',N) OmegaC=Wp/((10^(Rp/10)-1)^(1/(2*N))) %求对应于N的3db截止频率 [b,a]=u_buttap(N,OmegaC); （2）傅里叶变换函数 function [Xk]=dft(xn,N) n=[0:1:N-1]; k=[0:1:N-1]; WN=exp(-j*2*pi/N); nk=n'*k; WNnk=WN.^(nk); Xk=xn*WNnk; 设计部分： 1.普通AM调制与解调 %单音普通调幅波调制y=amod(x,t,fs,t0,fc,Vm0,ma)要求fs>2fc %x调制信号，t调制信号自变量,t0采样区间，fs采样频率， %fc载波频率，Vm0输出载波电压振幅，ma调幅度 t0=0.1;fs=12000; fc=1000;Vm0=2.5;ma=0.25; n=-t0/2:1/fs:t0/2; x=4*cos(150*pi*n); %调制信号 y2=Vm0*cos(2*pi*fc*n); %载波信号figure(1) subplot(2,1,1);plot(n,y2); axis([-0.01,0.01,-5,5]); title('载波信号'); N=length(x); Y2=fft(y2); subplot(2,1,2); plot(n,Y2); title('载波信号频谱'); %画出频谱波形y=Vm0*(1+ma*x/Vm0).*cos(2*pi*fc*n); figure(2) subplot(2,1,1);plot(n,x) title('调制信号'); subplot(2,1,2) plot(n,y) title('已调波信号'); X=fft(x);Y=fft(y); 闽江学院 《通信原理设计报告》 题目：基于MATLAB的模拟调制系统仿真与测试学院：计算机科学系 专业：12通信工程 组长：曾锴（3121102220） 组员：薛兰兰（3121102236） 项施旭（3121102222） 施敏（3121102121） 杨帆（3121102106） 冯铭坚（3121102230） 叶少群（3121102203） 张浩（3121102226） 指导教师：余根坚 日期：2014年12月29日——2015年1月4日 摘要在通信技术的发展中，通信系统的仿真是一个重点技术，通过调制能够将信号转化成适用于无线信道传输的信号。 在模拟调制系统中最常用最重要的调制方式是用正弦波作为载波的幅度调制和角度调制。在幅度调制中，文中以调幅、双边带和单边带调制为研究对象，从原理等方面阐述并进行仿真分析；在角度调制中，以常用的调频和调相为研究对象，说明其调制原理，并进行仿真分析。利用MATLAB下的Simulink工具箱对模拟调制系统进行仿真，并对仿真结果进行时域及频域分析，比较各个调制方式的优缺点，从而更深入地掌握模拟调制系统的相关知识，通过研究发现调制方式的选取通常决定了一个通信系统的性能。 关键词模拟调制；仿真；Simulink 目录 第一章绪论 (1) 1.1 引言 (1) 1.2 关键技术 (1) 1.3 研究目的及意义 (2) 1.4 本文工作及内容安排 (2) 第二章模拟调制原理 (3) 2.1 幅度调制原理 (3) 2.1.1 AM调制 (4) 第三章基于Simulink的模拟调制系统仿真与分析 (6) 3.1 Simulink工具箱简介 (6) 3.2 幅度调制解调仿真与分析 (8) 3.2.1 AM调制解调仿真及分析 (8) 第四章总结 (12) 4.1 代码 (13) 4.2 总结 (14) msk的调制解调MATLAB源代码 function out = delay(data,n,sample_number) %data:延迟的数据 %n:延迟码元个数 %sample_number:码元采样个数 out = zeros(1,length(data)); out(n*sample_number+1:length(data)) = data(1:length(data)-n*sample_number); function [data_diff] = difference(data) %差分编码 %************************************************************************* * %data 输入信号 %data_diff 差分编码后信号 %************************************************************************* * %-------------------------------------------------------------------------- data_diff = zeros(1,length(data)); data_diff(1) = 1 * data(1); %1为差分编码的初始参考值 for i = 2:length(data) data_diff(i) = data_diff(i-1) * data(i); end %************************************************************************* * function [signal_out,I_out,Q_out] = mod_msk(data,data_len,sample_number,Rb) %MSK基带调制 %************************************************************************* * % data 调制信号 % data_len 码元个数 % sample_number 每个码元采样点数 基于MATLAB的AM调制与解调 摘要：主要研究AM的调制与解调，通过建立数学模型，运用MATLAB进行仿真，得到了AM已调波的波形图和频谱图。改变调制系数m，得到了AM调制信号，验证了在振幅调制过程中为了避免产生过量调幅失真，要求调制系数m满足：0 题目： 基于MATLAB 的16QAM 及32QAM 系统的仿真 原理： QAM 是一种矢量调制，将输入比特映射到一个复平面，形成复数调制信号，然后将I 信号和Q 信号（实部虚部）分量采用幅度调制，分 别对应调制在相互正交的两个载波（cos t ω，sin t ω）上。下图为MQAM 的调制原理图。 MQAM 的信号表达式： ()()( )cos sin 1,2,...,, 0C S C S i i T C i T C S i i s t a g t t a g t t i M t T a a ωω=-=≤≤与 上述表达式可以看出，QAM 为两个正交载波振幅相位调制的结合。波形矢量可以表示为： ()()()11221,2,...,, 0i i i S s t s f t s f t i M t T =+=≤≤ ( )()( )()()()()()12110 220 cos ,0sin ,01,2,...,1,2,...,S S T C S T C S T i i T i i f t t t t T f t t t t T s s t f t dt i M s s t f t dt i M ωω=≤≤= ≤≤====?? MQAM 信号最佳接收： 实验仿真条件： 码元数量设定为10000个，基带信号频率1HZ ，抽样频率32HZ ，载波频率4HZ 。 实验结果分析： 对于QAM ，可以看成是由两个相互正交且独立的多电平ASK 信号叠加而成。因此，利用多电平误码率的分析方法，可得到M 进制QAM 的误码率为： ])(1l o g 3[)1 1(0 22n E L L e r f c L P b e -- = 式中，M L =，Eb 为每码元能量，n 0为噪声单边功率谱密度。 通过调整高斯白噪声信道的信噪比SNR （Eb/No ），可以得到如图所示的误码率图： -1-0.50 0.51 1.52 2.5 10 -3 10 -2 10 -1 10 QAM 信号误码率分析 信噪比 误码率 function varargout = am_mod(varargin) % Edit the above text to modify the response to help am_mod % Last Modified by GUIDE v2.5 04-Oct-2007 22:39:46 % Begin initialization code - DO NOT EDIT gui_Singleton = 1; gui_State = struct('gui_Name', mfilename, ... 'gui_Singleton', gui_Singleton, ... 'gui_OpeningFcn', @am_mod_OpeningFcn, ... 'gui_OutputFcn', @am_mod_OutputFcn, ... 'gui_LayoutFcn', [] , ... 'gui_Callback', []); if nargin && ischar(varargin{1}) gui_State.gui_Callback = str2func(varargin{1}); end if nargout [varargout{1:nargout}] = gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); else gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); end % End initialization code - DO NOT EDIT % --- Executes just before am_mod is made visible. function am_mod_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin) % This function has no output args, see OutputFcn. % hObject handle to figure % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % varargin command line arguments to am_mod (see VARARGIN) set(gcf,'Color',[1 1 0]); set(handles.carrier,'Value',0.5); set(handles.mod,'Value',0.5); handles.ejex=0:1/1000:.5; axes(handles.axes1) y_m=cos(2*pi*25*handles.ejex)+1; plot(handles.ejex,y_m,'--','Color',[1 0 0]);hold on; y_c=cos(2*pi*100*handles.ejex); y_am=y_m.*y_c; plot(handles.ejex,y_am) hold off;基于matlab编程和simulink仿真的AM调制与解调
基于MATLAB的FSK调制解调实现完整版
基于MATLAB常规AM调制题目程序及源代码
基于MATLAB SIMULINK的FM调制解调
基于matlab的am调制系统仿真
基于MATLAB的FSK调制解调1
基于MATLAB的FM调制实现
基于MATLAB的FSK调制解调 (1)
基于MATLAB的AM信号的调制
基于MATLAB的ASK调制解调实现
用Matlab实现模拟(DSB-AM)调制
AM调制解调及matlab仿真程序和图
基于MATLAB的模拟调制系统仿真与测试(AM调制)
完整word版,msk的调制解调MATLAB源代码
基于MATLAB的AM调制与解调
16QAM调制解调(MATLAB)
【matlab编程代做】AM调制及其频谱
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